Glossaire atomique et nucléaire

Dans le tableau périodique, série d'éléments de la catégorie des métaux dont les propriétés se ressemblent tellement qu'on les a regroupés dans une même case, celle de l'actinium 89. Si l'on ouvre cette case, on découvre une rangée horizontale de 15 éléments particuliers que sont les actinides. Ces éléments sont les plus lourds et leurs atomes ont tendance à se désintégrer pour évoluer vers une forme plus stable. Ce faisant, ils perdent de l'énergie. Ces éléments sont radioactifs. 

Dans le tableau périodique, série d'éléments de la catégorie des métaux formant la famille IIA; assez réactifs, ces éléments sont toutefois moins réactifs et plus durs que ceux de la famille des alcalins (famille IA). Les alcalino-terreux comprennent le béryllium (Be), le magnésium (Mg), le calcium (Ca), le strontium (Sr), le baryum (Ba), et le radium (Ra).

Dans le tableau périodique, série d'éléments de la catégorie des métaux formant la famille IA : ces éléments sont tous chimiquement très actifs et doivent être manipulés avec soin. Cette famille comprend le lithium (Li), le sodium (Na), le potassium (K), le rubidium (Rb), le césium (Cs) et le francium (Fr).

Particule de matière qui constitue la plus petite partie d'un élément et qui, de ce fait, en possède les propriétés chimiques. L'atome est constitué d'un noyau dense formé de protons (particules chargées positivement) et de neutrons (particules sans charge) autour duquel les électrons négatifs circulent sur des orbites bien définies. L'atome pris comme un tout est électriquement neutre.

Barres de cadmium utilisées dans les réacteurs CANDU pour contrôler le débit des neutrons et éviter que la réaction ne s'emballe.

Unité de mesure du système international pour mesurer le nombre de désintégrations par seconde (dps). Un becquerel équivaut à une désintégration par seconde.

Arme nucléaire dont l'énergie destructrice est produite par une réaction de fusion nucléaire. La bombe H contient au départ une charge explosive, un bloc d'uranium 235, du deutérium et du lithium. Amorcée par une charge de TNT, une réaction de fission nucléaire fournit l'intense chaleur nécessaire à la fusion. La réaction en chaîne du bloc d'uranium libère des neutrons qui viennent heurter les isotopes de lithium qui se transforment en isotopes de tritium. C'est ici qu'intervient la réaction de fusion : le deutérium et le tritium fusionnent pour former de l'hélium en libérant à leur tour de l'énergie et des neutrons.

Arme nucléaire utilisant la fission. Les bombes atomiques fonctionnent en gros selon le principe suivant : on a deux blocs de matière fissile ayant chacun une masse inférieure à la masse critique. Ces deux blocs sont séparés de façon à empêcher une réaction en chaîne. Lorsqu'une substance explosive projette ces deux masses l'une contre l'autre, la masse critique est alors atteinte et la réaction en chaîne est enclenchée.

Le boson est l'une des 12 particules élémentaires qui compose la matière.

«Selon la théorie de Higgs, les particules d'énergie acquièrent une

masse pour devenir de la matière consistante au contact du boson.

D'où toute son importance, car le boson serait un élément-clé de la

constitution de l'Univers.»                        - Sandrine Laplace, CNRS.

Les photons et les gluons sont des exemples de bosons. 

Pour en savoir plus:

• Fiche d'information : le boson de Higgs
• Article de Radio-Canada sur la découverte de la particule de Higgs

Substance permettant de transporter la chaleur dégagée par la fission vers le réservoir d'eau ordinaire afin de transformer celle-ci en vapeur. Le CANDU utilise de l'eau lourde comme caloporteur, les réacteurs des autres pays, de l'eau ordinaire.

Réacteur nucléaire produit par Énergie atomique du Canada. L'appellation CANDU vient des termes CANada, Deutérieu et Uranium indiquant que l'eau lourde qui contient du deutérium est le modérateur et que l'uranium naturel est le combustible.

Usine génératrice d'électricité qui peut être alimentée par la force de l'eau, la combustion du charbon, du pétrole ou par une source nucléaire. L'énergie produite actionne une turbine qui entraîne ensuite un générateur. Il en résulte une production d'électricité.

Usine génératrice d'électricité où l'énergie provient d'une chute d'eau qui fait tourner la turbine.

Usine génératrice d'électricité où l'énergie provient de la fission de l'uranium ou du plutonium.

Usine génératrice d'électricité où l'énergie provient de la combustion du pétrole, du mazout, du gaz naturel ou du charbon. Le combustible chauffe un réservoir d'eau, transforme cette eau en vapeur et cette vapeur à haute pression active la turbine.

Phénomène produisant un changement fondamental dans la composition des substances parce qu'il met en jeu les électrons situés sur les couches extérieures des atomes. Les changements chimiques interviennent dans la structure électronique de l'atome et touchent donc aux forces qui retiennent les électrons dans l'atome. Ils se traduisent par des réarrangements d'atomes qui donnent naissance à de nouvelles substances ayant des propriétés chimiques différentes des substances initiales.

Phénomène qui amène une modification au coeur même du noyau de l'atome.

Phénomène qui met en cause les liens existant entre les molécules d'éléments ou de composés. Les changements physiques ne modifient pas les propriétés chimiques d'une substance; ils sont souvent réversibles et mettent en jeu seulement un peu d'énergie.

Substance formée d'au moins deux éléments différents.

Substance formée d'atomes d'un même élément.

Niveau d'énergie correspondant à une orbite permise autour du noyau et sur laquelle des électrons circulent.

Unité de mesure qui indique le nombre de désintégrations par seconde d'une source radioactive. Un curie équivaut à 37 milliards de désintégrations par seconde (dps), ce qui correspond à peu près au rayonnement de 1 gramme de radium 226.

Détermination de l'âge d'une roche, d'un fossile ou d'un objet à l'aide de différentes méthodes dont celle qui consiste à mesurer l'activité restante du carbone 14 dans les substances organiques mortes.

Le défaut de masse correspond à la différence entre la somme des masses des constituants d'un noyau et la masse réelle de ce noyau.

Temps qu'il faut à la moitié d'une quantité donnée d'un élément radioactif pour se désintégrer en émettant de l'énergie. Plus la demi-vie d'un élément est courte, plus il est radioactif.

Transformation du noyau d'un élément provoquant la naissance de un ou plusieurs atomes ou particules.

Eau dont les atomes d'hydrogène ont été remplacés par du deutérium, un isotope plus lourd que l'hydrogène. Les centrales canadiennes emploient les réacteurs CANDU dans lesquels l'eau lourde sert d'élément modérateur.

Particule constituante d'un atome; les électrons ont une charge électrique négative et sont distribués autour du noyau sur des orbites bien définies appelées «couches électroniques».

Les électrons de valence sont les électrons qui se situent sur la dernière couche électronique, soit la couche la plus externe. Le nombre d'électrons de valence correspond au numéro de la famille (colonne verticale).

«Une substance de base qui peut se combiner avec d'autres pour former des composés et, inversement, après avoir été extraite d'un composé, ne peut être réduite à une substance plus simple.»

- sir Robert Boyle, The Sceptical Chymist, 1661.

Dans le tableau périodique, une famille (ou groupe) d'éléments correspond à une colonne verticale. Au sommet de la colonne, se trouve un chiffre romain. Ce chiffre révèle combien d'électrons se trouvent sur la dernière couche électronique (électrons de valence). Tous les élément d'une même famille possèdent des propriétés chimiques semblables. Quatre familles portent des noms spéciaux: les alcalins, les alcalino-terreux, les halogènes et les gaz nobles.

Cassure du noyau proovoquée par un bombardement de particules, généralement des neutrons, libérant une grande quantité d'énergie.

Union des noyaux de deux atomes légers pour former un atome plus lourd; cette union libère une grande quantité d'énergie.

À l'extrême droite du tableau périodique, série d'éléments de la catégorie des non-métaux formant la famille VIIIA; ces éléments sont caractérisés par leur très grande stabilité chimique. On y retrouve l'hélium (He), le néon (Ne), l'argon (Ar), le krypton (Kr), le xénon (Xe) et le radon (Rn).

Unité de mesure de la quantité d'énergie absorbée par unité de matière. Un gray (Gy) correspond à 100 rads.

Série d'éléments de la catégorie des non-métaux formant l'avant-dernière famille du tableau périodique (VIIA); cette famille regroupe des éléments très actifs chimiquement. On y retrouve des éléments gazeux : le fluor (F) et le chlore (Cl), un élément liquide : le brome (Br), et des éléments solides : l'iode (I) et l'astate (At).  

Atome ayant gagné ou perdu un ou plusieurs électrons.

Phénomène par lequel un atome gagne ou perd un électron; il cesse alors d'être électriquement neutre.

Opération par laquelle on soumet un produit au rayonnement d'une source radioactive, notamment le cobalt 60.

Atomes d'un même élément qui ne se distinguent que par le nombre de neutrons à l'intérieur du noyau. Ce qui veut dire que deux isotopes du même élément auront obligatoirement le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons. De plus, puisque leur nombre de neutrons est différent, leurs masses seront aussi différentes car masse = protons + neutrons.

C'est la moyenne des masses de tous les isotopes qui constituent un élément naturel, en tenant compte de leur abondance relative dans la nature. Cette information apparaît avec le numéro atomique dans chaque case du tableau périodique. La masse est aussi la somme des protons et des neutrons dans le noyau. Masse = protons + neutrons

La masse critique désigne la quantité minimale d'élément fissible nécessaire pour soutenir une réaction en chaîne lors de la fission nucléaire. En dessous de cette masse, une grande proportion des neutrons s'échappe sans pouvoir frapper d'autres noyaux. Au dessus de cette masse, une réaction en chaîne peut s'amorcer et rapidement provoquer une explosion.

Dans le tableau périodique, les éléments qui occupe la partie de gauche; malgré leur grande diversité, les métaux sont tous bons conducteurs de chaleur et d'électricité, et ils brillent tous d'un éclat métallique. Ils se divisent en plusieurs familles dont les éléments ont des propriétés similaires :  on y retrouve notamment la famille des alcalins (IA) et des alcalino-terreux (IIA). Parmi les métaux, on distingue aussi un group particulièrement intéressant pour l'étude du nucléaire : les actinides.

Un modèle est une représentation d'une réalité non observable élaborée à partir d'hypothèses et soumise à une vérification expérimentale.

Représentation de la matière selon laquelle celle-ci est formée de petites particules appelées «atomes».

Élément permettant de ralentir la vitesse des neutrons dans une réaction en chaîne. Le CANDU utilise de l'eau lourde comme modérateur, les réacteurs des autres pays, de l'eau ordinaire ou du graphite.

Une des particules fondamentales du noyau d'un atome (l'autre étant le proton) souvent émise lors de réactions nucléaires. Le neutron est électriquement neutre. Il assure la cohésion du noyau. L'émission de neutrons lors d'une réaction nucléaire constitue une forme de rayonnement particulièrement pénétrante.

Le nombre de couches d'électrons correspond au numéro de la période dans laquelle se trouve un élément.

Nombre qui représente la somme du nombre de protons et du nombre de neutrons contenus dans le noyau atomique. 

Dans le tableau périodique, groupe d'éléments qui occupe la partie de droite; à l'inverse des métaux, les éléments de ce groupe ne conduisent pas la chaleur ou l'électricité. À l'intérieur de ce groupe, deux familles se distinguent :  les halogènes (VIIA) et les gaz nobles (VIIIA).

Partie centrale d'un atome; le noyau a une charge électrique positive : il est constitué de protons, de charge positive, et de neutrons (seul l'hydrogène ne possède pas de neutrons). Le noyau contient presque toute la masse de l'atome, mais il n'occupe qu'une infime partie de son volume.

Le numéro atomique correspond au nombre de protons contenus dans le noyau de l'élément. Il est inscrit dans le coin supérieur gauche du tableau périodique. Dans le tableau périodique moderne, les éléments sont ordonnés selon l'ordre croissant de leur numéro atomique (nombre de protons).

Dans le tableau périodique, une période correspond à une rangée horizontale. Le numéro d'une période indique le nombre de couches électroniques des éléments de cette période. Par exemple, les éléments de la 2^e période (2^e rangée horizontale) soit Li, Be, B, C, N, O, F et Ne ont tous deux couches électroniques.

Réapparition régulière de cetaines propriétés des éléments. La périodicité des propriétés est à l'origine de la séparation en périodes des éléments du tableau périodique. Elle a permis à Mendeleïev de prédire l'existence d'éléments inconnus de son époque.

Gaz extrêmement chaud riche et particules chargées électriquement, c'est-à-dire en ions et en électrons libres. Le plasma est considéré comme le quatrième état de la matière.

L'une des particules fondamentales du noyau d'un atome (l'autre étant le neutron). Le proton a une charge électrique positive et se retrouve, dans l'atome neutre, en nombre égal avec les électrons (charge négative) qui gravitent autour du noyau. La masse du proton est 1837 fois celle de l'électron.

Le rad (rd) est une mesure de la quantité d'énergie absorbée par unité de matière. Il indique essentiellement l'intensité de la dose de radioactivité reçue.

Rayonnement émis par des noyaux instables qui se désintègrent en libérant une grande quantité d'énergie sous forme de particules ou d'ondes : radiations alpha, bêta, gamma.

Radioactivité produite par des isotopes créés artificiellement en laboratoire en bombardant des noyaux stables avec des neutrons.

Radioactivité de certains atomes qui se trouvent dans la nature :  elle touche les éléments lourds et les isotopes instables d'éléments plus légers. En évoluant vers une forme plus stable, ceux-ci se transmutent en libérant des rayons alpha, bêta et gamma.

Le rayon alpha (α) est une forme de rayonnement composé de noyaux d'hélium appelés «particules alpha» et constitués de deux protons et de deux neutrons. Chargées positivement, les particules alpha dévient vers le pôle négatif dans un champ électrique. Les radiations alpha ne sont pas très pénétrantes : elles sont arrêtées par une simple feuille de papier ou par la main.

Le rayon bêta (β) est une forme de rayonnement composé d'électrons. Chargé négativement, il dévie vers le pôle positif dans un champ électrique. Les rayons bêta sont plus pénétrants que les rayons alpha, mais ils ne peuvent traverser une planche de bois de 2,5 centimètres d'épaisseur.

Le rayon gamma (γ) est une forme de rayonnement ondulatoire qui n'a pas de charge électrique et n'est pas dévié par un champ électrique. C'est la forme de rayon le plus pénétrant :  il faut un bloc de béton ou de plomb de 1 mètre d'épaisseur pour l'arrêter.

Rayonnement ondulatoire ou corpusculaire dont l'énergie est suffisante pour permettre d'ioniser la matière, c'est-à-dire d'arracher des électrons aux atomes qu'ils rencontrent sur leur passage. Ils forment donc des ions et c'est pourquoi on dit qu'ils sont ionisants.

Émission et propagation d'énergie dans l'espace.

Énergie qui se propage sous la formes de particules. Les rayons alpha et bêta sont de nature corpusculaire.

Énergie qui se propage sous la forme d'ondes. Le rayonnement ondulatoire est à la base de la vie telle que nous la connaissons puisque c'est ainsi que le Soleil nous envoie sa lumière et sa chaleur. Il existe une grande variété de rayonnements ondulatoires que l'on retrouve sur le spectre électromagnétique. Ces rayonnements voyagent à la vitesse de la lumière. Les rayons gamma produits par la radioactivité sont de nature ondulatoire.

Ondes qui se déplacent à la vitesse de la lumière (300 000 km/s). Leur charge est nulle et leur pouvoir de pénétration est de beaucoup supérieur à celui de la lumière visible, mais moindre que celui des rayons gamma. Les rayons X ne proviennent pas de la désintégration d'un élément radioactif, mais ils sont de même nature que les radiations gamma bien qu'ils possèdent un peu moins d'énergie.

Réaction se produisant par l'intermédiaire d'une série d'étapes pouvant se reproduire indéfiniment. La fission nucléaire devient une réaction en chaîne lorsque la masse atteint le seuil critique ou le dépasse. Les neutrons produits par la fission d'un noyau entraînent alors la cassure d'autes noyaux et la réaction s'entretient d'elle-même.

Unité de mesure des doses radioactives reçues par un organisme vivant. Un rem est égal au produit d'un nombre x de rads par un «facteur de qualité» qui tient compte de la nocivité des différents rayonnements.

Le sievert (Sv) est l'unité de mesure la plus employée lorsque l'on parle d'exposition aux rayonnements. Un sievert équivaut à 100 rems.

Notation symbolique développée par les chimistes pour simplifier l'écriture des noms des éléments. Selon cette notation, plusieurs éléments sont représentés par la première lettre de leur nom français : on utilise alors une lettre majuscule. D'autres éléments sont représentés par deux lettres, la première étant toujours une majuscule et la seconde une minuscule. Dans certains cas, des symboles créés à partir d'un nom provenant d'une langue étrangère utilisent des lettres ne correspondant pas à l'application française de l'élément. Par exemple, le symbole de l'azote est N car en anglais azote c'est Nitrogen.

La transmutation réfère à un processus naturel pour un élément radioactif qui, en se désintégrant, se transforme en un nouvel élément plus stable.

La transmutation d'un élément implique toujours l'absorption ou l'émission de particules nucléaires : alpha, bêta ou neutrons. Le résultat d'une transmutation est une nouvelle substance possédant un nombre de protons différents de celui de l'élément de départ.